変位電流と電界結合の２給電経路による新しい生体ワイヤレス給電技術の開発

利用位移电流和电场耦合两种供电路径开发新型生物无线供电技术

• 批准号: 22H01549
• 负责人: 田村 昌也
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01549/
• 关键词: 無線電力伝送; ワイヤレス電力伝送; 無線給電; ワイヤレス給電; 非接触給電

将来、患者のQoL(Quality of Life)を向上させるため体内埋込型医療機器へのワイヤレス給電の需要が高まると予想される。そこで、体表にシールとして貼れる電界方式生体ワイヤレス給電システムの研究を行う。生体組織はQ値が低いため、電界方式での高効率給電は困難である。この原因は組織が持つ高い高周波導電率にあるが、この高周波導電率によって発生する変位電流と結合係数k、Q値の関係性を等価回路を用いて解き明かし、変位電流と電界結合を活用した新しい設計理論を確立する。今年度は変位電流に関わる生体組織の高周波導電率特性を明らかにすることを目標とした。人体の生体組織に近いとされる皮下脂肪付き豚皮をサンプルに、豚皮の皮膚側、脂肪側のアドミタンス周波数特性を測定するため、同軸プローブを用いて測定を行った。次に、測定したアドミタンス周波数特性から複素誘電率を算出するため、同軸プローブから測定対象までを等価回路化した。等価回路から同軸プローブ法で開放、短絡時のアドミタンス周波数特性と比誘電率が既知である物質のアドミタンス周波数特性を測定することで複素誘電率を導出した。最後に導出した複素誘電率から高周波導電率とQ値を算出した。結果、皮膚側、脂肪側で周波数が増加するにつれ導電率は低下し、Q値は上昇することが明らかとなった。400 MHz以下では皮膚側と脂肪側で導電率の乖離が見られたが、400 MHz以降ではほぼ一致しており、高周波において皮膚と脂肪で導電率の相違はないことがわかった。次年度の研究を迅速に進めるべく、上述した高周波誘電率・導電率特性を用いて生体組織をモデリングし、電磁界解析を開始した。並行して等価回路のモデリングにも着手した。

In the future, patients with QoL (Quality of Life) will need to have a high level of health care if they want to use the embedded medical machine. In the field of electricity, the body surface and the body surface should be used in the field of electricity and electronics. The health organization has a low level of health, while the electrical industry has a high rate of failure. The reason for this is that the high-frequency high-frequency electrical equipment, the high-frequency high-cycle power supply, the high-frequency power supply This year's high-frequency current health organization shows that the characteristics of high-cycle electricity rate are very important. The subcutaneous fat of human body tissue is used to measure the wavenumber characteristics of dolphin skin, skin, fat and fat. Second, the measurement of the cycle wavenumber characteristics of the system, the calculation of the electrical rate, the measurement of the image, and so on. The cycle wavenumber characteristic of the equivalent circuit circuit is open, and the short-term cycle cycle wavenumber characteristic is much higher than that of the known thermal cycle cycle wavenumber characteristic. Finally, the complex electricity rate is calculated by the high cycle electricity rate and the high cycle electricity rate by the Q equation. Results, the weekly wave number of skin and fat was significantly higher than that of low power consumption, while the weekly wave number of skin and fat was significantly higher than that of Q and Q, respectively. Under 400MHz, the energy consumption of fat and fat is lower than 400 MHz, and the temperature is lower than 400m.In order to lower the temperature, the energy consumption of fat and fat is similar to that of high frequency. The next year's research will be conducted rapidly, and the above-mentioned high-cycle electricity rate characteristics will be analyzed by the health organization and the magnetomagnetic field analysis. At the same time, we will do some other things, such as the circuit circuit.